Kleppen voor moeilijk afsluiten en regelen

Herhaaldelijk hetzelfde doen en een andere uitkomst verwachten, is de definitie van waanzin. In mijn carrière heb ik dit scenario vele malen zien spelen. De vraag kan zijn:heeft u regelmatig problemen met deze klep? Naarmate de tijd vordert, blijven veel ingenieurs en onderhoudsteams dezelfde typen kleppen gebruiken die een goede levensduur hebben gehad in hun processen.

Als fabrikant van afsluiters en vele klanten bezocht, is een "goede levensduur" een persoonlijke perceptie. Buitenstaanders zoals klepfabrikanten kunnen specifieke kennis hebben om de levensduur van de klep te verlengen. Als het antwoord nee is, plaatsen we elke twee maanden een nieuwe en gooien de oude weg. Een schijnbaar krankzinnige benadering van het probleem, het antwoord kan ook zijn 'zo hebben we het altijd gedaan'.

Er zijn tal van moeilijke mediums die problemen veroorzaken voor standaard afsluiters. Een voorbeeld is alles wat pneumatisch wordt getransporteerd. Zelfs babypoeder gedragen door een pneumatisch transportsysteem is schurend. Veel traditionele kogelkranen of standaard met rubber beklede vlinderkleppen zullen in dit scenario niet goed presteren. Deze kleppen zullen waarschijnlijk vrij vaak moeten worden gerepareerd of volledig vervangen.

Elke klep die beperkingen heeft, of in het geval van een vlinderklep een schijf direct in het midden van de stroomstroom, zijn kleppen die waarschijnlijk niet goed zullen overleven in de meest schurende media. De ideale klep in veel schurende stroomstromen zou een volledige poort moeten zijn, met beperkte zakken of holtes voor materiaalophoping. De klep moet in het algemeen zo worden vervaardigd dat hij beter bestand is tegen slijtage. Lichaamsholtevullers in sommige kleppen zijn een methode om de levensduur van de klep te verlengen.

Er is nog steeds een zak of holte aanwezig, maar deze wordt geminimaliseerd en enige verlenging van de levensduur van de klep kan worden bereikt. Er zijn twee stromingen over hoe om te gaan met schurende stromen. Een daarvan is het gebruik van een metalen klep met geharde oppervlakken zoals Stellite of andere coatings om de klep langer te laten overleven dan koolstofstaal of roestvrij staal.

De andere methode om slijtage te bestrijden is om zachter te worden. Rubber is een succesvol materiaal geweest voor schurende stroomstromen. In sommige processen zijn de leidingen met rubber bekleed om de pijpleiding te beschermen tegen frequente reparaties of vervanging.

Limoenslurry of limoenmelk

Kalksuspensie, gewoonlijk kalkmelk genoemd, is voor veel conventionele kleppen een relatief moeilijk medium om binnen te overleven. Kalk wordt aan water toegevoegd en lost niet op in oplossing, maar is eerder een gesuspendeerde vaste stof. Om deze reden is het noodzakelijk om een ​​kalkslurrylus in beweging te houden, zodat de kalk niet naar de bodem van de leidingen zakt.

Er is een bepaalde snelheid nodig om te voorkomen dat de kalkdeeltjes neerslaan. Elke zak, holte of lege ruimte is een natuurlijk verzamelpunt voor de kalk om zich in te nestelen. Zodra de kalk zich in dit gebied nestelt, wordt het een verharde massa. Om deze reden hebben kleppen zoals kogelkranen, plugkleppen en vlinderkleppen allemaal gebieden die operationele problemen kunnen veroorzaken, wat resulteert in frequente klepstoringen.

Veel procesinstallaties hebben de wens om specifieke typen kleppen te standaardiseren en in sommige gevallen deflectorkegels of andere apparaten toe te voegen om bepaalde typen kleppen te beschermen. Pogingen om kogel-, plug- of vlinderkleppen in kalkslurrie te gebruiken, zullen doorgaans resulteren in constante klepvervanging en kostbare reparaties. De reden dat deze kleppen problemen hebben, is vanwege het gebied van de lichaamsholte. Kalk kan deze gebieden binnendringen wanneer de klep wordt geopend en gesloten.

Ook in het geval van een vlinderklep is de onderste as een potentieel probleempunt. Zodra kalk zich in deze gebieden heeft gevestigd, wordt het hard en wordt de bediening van de klep veel moeilijker. Dit kan leiden tot vermoeidheid bij de machinist of zelfs stuurpenbreuk als gevolg van een te hoog koppel. Kalk heeft ook de neiging om te schalen op oppervlakken, waardoor de klep moeilijker te bedienen is.

Zachte slijtdelen zoals de rubberen afdichting van de vlinder of het zittingoppervlak van de kogel- of plugklep worden vernietigd door de schurende aard van de kalkaanslag op de metalen oppervlakken. Wanneer de schaaloppervlakken door de zachtere delen zoals de zittingen draaien, worden ze beschadigd en leiden ze na verloop van tijd tot aanzienlijke kleplekkage en erosie. Vaak zijn de kosten van reparatie of vervanging onbeduidend in vergelijking met de arbeidskosten en het productieverlies.

Kalk wordt gebruikt in een breed scala van industrieën. Pulp- en papierfabrieken, staalfabrieken, kolencentrales (rookgasontzwavelingsproces), chemische fabrieken, glasproductie, voedsel en drank, mijnbouwactiviteiten en water- en afvalwateractiviteiten zijn allemaal industrieën die kalkslurry gebruiken.

Figuur 1. Hierboven zijn pneumatisch en elektrisch bediende slangafsluiters afgebeeld. Knijpventielen kunnen ook worden bediend met een handmatig handwiel, een conische tandwieloverbrenging en hydraulische aandrijvingen. Het typische groottebereik is 1” – 40” en ze zijn in staat om uit te schakelen bij drukken tot 1500 psig. De ideale knijpklep werkt waar hij de klep tegelijkertijd van boven en onder sluit en 100% luchtbeldicht afdicht op de hartlijn van de klep. Een dubbele knijpklep is ideaal voor de lange levensduur van de rubberen huls en zorgt bij regeltoepassingen voor een stroming in het midden van de pijpleiding.

Een type klep dat zeer succesvol is geweest bij het isoleren en regelen van kalkslib, is een hoogwaardige slangafsluiter. Ongeacht het chloridegehalte is er meestal een rubbersamenstelling om de moeilijkste onderhoudsbeurten aan te kunnen. Een knijpklep maakt gebruik van een rubberen huls met volledige poort in de klep om de slijtage in aan / uit-service te overleven.

Voor besturingstoepassingen kan de binnenste rubberen huls worden gevormd om te passen bij de optimale vereiste Cv van het besturingssysteem. Bij slangafsluiters is de rubberen huls het enige deel van de klep dat contact heeft met het medium. Er kan zich kalkaanslag op het rubberoppervlak vormen, maar de manier waarop een slangafsluiter werkt, maakt de klep over het algemeen de enige zelfreinigende klep voor kalkslurry.

Hoogwaardige slangafsluiters knijpen de rubberen huls gelijktijdig van boven en onder en sluiten het ventiel bij het sluiten 100% luchtbeldicht. Omdat het rubber bij het sluiten begint uit te rekken, begint het rubber de kalkaanslag op het oppervlak af te schilferen. Naarmate de klep verder sluit, neemt de gemiddelde snelheid toe en helpt het om het binnenoppervlak van de rubberen huls te reinigen.

De slijtvastheid van slangafsluiters en het zelfreinigende aspect zijn de belangrijkste reden dat slangafsluiters de ideale afsluiter zijn voor kalkslib. Een hoogwaardige slangafsluiter voor modulerende regeling van de kalkslurrie overleeft in de meeste gevallen de meeste kogelkranen met V-poorten en zelfs keramische ventielen. In sommige gevallen heb ik gehoord van klanten die een kogelregelklep met V-poort gebruiken en die om de 3 – 6 maanden gerepareerd moeten worden, terwijl een knijpregelklep slechts om de 1 – 2 jaar gerepareerd hoeft te worden.

In FGD-scrubbers van kolengestookte elektriciteitscentrales hoeven bepaalde handmatige en aan-uit luchtbediende slangafsluiters slechts om de 10 jaar te worden gerepareerd in vergelijking met kogel-, plug- of vlinderkleppen die twee keer per jaar moeten worden gerepareerd of vervangen. Begrijp alsjeblieft dat niet alle slangafsluiters gelijk zijn gemaakt en niet allemaal dit soort lange onderhoudsintervallen bieden. Vanwege de variabiliteit van rubbersamenstellingen zijn sommige slangafsluiters van vrij slechte kwaliteit.

Houd er rekening mee dat iedereen met een tang en een rubberen slang in wezen een knijpventiel heeft. Maar een hoogwaardige, hoogontwikkelde slangafsluiter zal veel beter presteren dan mindere merken. Als u in het verleden een slangafsluiter heeft geprobeerd en onvoldoende prestaties heeft geleverd, geef dan niet op.

Je hebt zojuist het verkeerde merk gekozen. Productvariabiliteit en kwaliteit bij fabrikanten van slangafsluiters hebben tegenwoordig waarschijnlijk de grootste verschillen van elk type afsluiter in de industrie. Om succesvol te zijn betaalt u waarschijnlijk meer voor het beste, maar op de lange termijn bespaart u aanzienlijk op de operationele kosten.

Figuur 2. Hierboven afgebeeld is een geflensde mespoort. Deze stijlklep is ideaal voor zware slurries. De klep heeft open en gesloten vergrendeling, smeernippels, eindschakelaar montage en spoelplaten. Dit ontwerp duwt opgehoopte vaste stoffen uit de onderkant van de klep in het gebied van de spoelplaat. De spoelplaat kan elke cyclus worden voorzien van waterspoeling of de spoelplaat kan worden verwijderd om vaste stoffen en een kleine hoeveelheid vloeistof bij elke opening en sluiting te laten ontsnappen. De massieve rubberen hulzen bieden een goede slijtvastheid. Kleppen van dit type kunnen worden uitgerust met handmatige, handmatige, elektrische, hydraulische of pneumatische bediening.

Een ander type klep dat met succes in kalkslurry is gebruikt, is een schuifafsluiter met slurrymes. Er zijn tegenwoordig zoveel soorten messchuifafsluiters beschikbaar in de industrie. Er zijn gezichtsafdichting, wigafdichting, unidirectioneel, bidirectioneel, enz ...

Het type messchuif dat het beste presteert in kalkslurryservice is een bidirectionele klep met twee massieve rubberen hulzen aan elke kant van de poort. Het wordt een schuifafsluiter met een doordrukontwerp. Met doordrukontwerpen duwt de poort de twee rubberen hulzen naar beneden en scheidt ze. Wanneer de poort de onderkant van de rubberen hulzen bereikt, verdrijft het alle geharde vaste materialen uit de bodem van het kleplichaam. Bij elke sluiting wordt een kleine hoeveelheid vloeistof en vaste stoffen afgevoerd.

Aan de bovenkant van de klep bevindt zich ook een afvegende polyurethaanafdichting die helpt bij het schrapen van de schaal die zich mogelijk heeft opgehoopt en verhard op de poort. Teflon en andere coatings kunnen ook op de poort worden aangebracht om deze beter bestand te maken tegen kalkaanslag of om eventuele kalkaanslag gemakkelijker af te wrijven. Kolencentrales gebruiken dit type klep al meer dan 40 jaar in hun FGD-scrubbers.

Bij het selecteren van mespoorten voor schurende service is het verstandig om er een te selecteren die 100% vol is. De rubberen hulzen moeten 100% dezelfde binnendiameter van de leidingen hebben. Als de rubberen hoezen iets kleiner zijn dan de binnendiameter van de leidingen, wordt de rand van de hoezen constant gebombardeerd door schurende stroming. Over het algemeen is een slangafsluiter een veel betere klep dan welke schuifafsluiter dan ook voor kalkslurryservice, maar vanwege de kosten en afmetingen verdient de mesafsluiter vaak de voorkeur.

Limoenslurry pompen

Net als bij de hierboven genoemde afsluiters, kunnen veel soorten pompen worden gebruikt om kalkslurrie te verpompen. Sommige typen pompen zijn onderhevig aan kalkaanslag en wanneer grote deeltjes afbreken, richten ze grote schade aan en veroorzaken buitensporige reparaties aan de pomp. Maar om dezelfde redenen als hierboven zijn er bepaalde typen pompen die een beter type pomp zijn voor kalkslurry.

Afhankelijk van uw vereiste debiet geproduceerd door de ene pomp versus de andere, kunt u gedwongen worden tot bepaalde soorten pompen. Als het vereiste debiet 440 gallon per minuut of minder is, kan een peristaltische pomp de beste pomp zijn voor uw toepassing. Maar zorg ervoor dat u de door de fabrikant aanbevolen slangmaat gebruikt voor een optimale levensduur van de slang. Als u meer dan 440 gallon per minuut pompt, is een met rubber beklede centrifugaalpomp wellicht uw beste alternatief.

Een specifiek punt van zorg bij het verpompen van slurries is dat de snelheid van de slurry continu moet worden behouden, zodat deeltjes minder gemakkelijk uit de suspensie kunnen bezinken. Ook een pomp die niet afdicht is ideaal bij het afkalken van slurries. Een slangenpomp heeft geen pakkingen en ook de slang is het enige onderdeel dat in contact komt met het medium. Het is meestal het enige slijtageonderdeel in slangenpompen.

Ontwerpen met één rol versus meerdere rollen of meerdere schoenen

Figuur 3. Peristaltische pomp met enkele rol. Een enkele rol drukt de slang slechts één keer per omwenteling samen, wat leidt tot een aanzienlijk langere levensduur van de slang en lagere bedrijfskosten. Ontwerpen met enkele rol verlengen de levensduur van de slang en verlagen de bedrijfskosten omdat de pomp geen noemenswaardige warmte genereert en met veel hogere omwentelingen per minuut kan draaien.

Peristaltische pompen zijn uitstekende pompen voor het verwerken van slurries met een hoog vastestofgehalte. Veel kalkslurrylussen hebben ongeveer 30 – 35% vaste stof en hebben een soortelijk gewicht van ongeveer 1,2 – 1,35. Vanwege alle bovengenoemde redenen over slangafsluiters, heeft de slangenpomp in principe de meeste van dezelfde eigenschappen als een slangafsluiter.

De peristaltische pomp heeft een rubberen slang die is samengedrukt om de slurry door de slang te duwen. Er zijn geen zakken, holtes of lege gebieden in peristaltische pompen en de rubberen slang is uitstekend bestand tegen slijtage.

Peristaltische pompen zijn voor ons ook uitstekend geschikt voor zuig-heftaken en kunnen ook drooglopen zonder enige schade aan de pomp of slang. De meeste andere typen pompen kunnen niet drooglopen zonder pompschade te veroorzaken. Bij peristaltische pompen moet u zich concentreren op het verkrijgen van een excentrisch ontwerp met enkele rol. Dit ontwerp comprimeert de rubberen slang slechts één keer per 360 graden omwenteling. Dit is belangrijk omdat de levensduur van de slang sterk afhangt van hoe vaak u de rubberen slang samendrukt.

Een pomp die de rubberen slang twee of meer keer per omwenteling van 360 graden samendrukt, heeft doorgaans de helft van de levensduur van de slang van een excentrisch ontwerp met enkele rol. Er zijn ook ontwerpen die ook twee schoenen of metalen stoten gebruiken om de slang samen te drukken. Deze ontwerpen genereren veel wrijving en warmte op de rubberen slang. Door significante wrijving en warmte aan de rubberen slang toe te voegen, wordt het rubber verder aangetast en wordt de levensduur van de slang veel korter. Twee schoenpompen die aanzienlijke wrijving en warmte veroorzaken, hebben meer glycerine in de behuizing nodig om de warmte af te voeren.

Een energiecentrale in Ohio die kalkslurry pompte, gebruikte een peristaltische pomp met twee schoenen en klaagde dat de levensduur van de slang slechts ongeveer 518.000 omwentelingen was voordat de slang kapot ging en het begaf. Deze energiecentrale deelde dat ze jaarlijks meer dan $ 29.000 per pomp uitgaf voor reparatie- en onderhoudskosten.

Figuur 4. Hierboven afgebeeld is een typische slurry centrifugaalpomp. Typisch dit type pomp met een rubberen voering voor het verwerken van kalkslurry. Centrifugaalpompen zijn ideaal voor hoge stroomsnelheden van meer dan 440 gpm.

Ze vervingen een 4-inch ontwerp met dubbele schoen door een 2,5-inch excentrisch ontwerp met enkele rol. De levensduur van de slang nam meer dan 5 keer langer toe tot meer dan 2,7 miljoen omwentelingen. Hun onderhoudskosten werden met 69% verlaagd door gebruik te maken van de excentrische peristaltische pomp met enkele rol. Als u momenteel peristaltische pompen bezit en niet tevreden bent met de levensduur van de slang en de benuttingsgraad van de pomp, dan zou u een peristaltische pomp met excentrisch rolontwerp kunnen onderzoeken.

Als u een stroomsnelheid heeft van meer dan 440 gallon per minuut, kunt u een slurry-centrifugaal ontwerp overwegen. De waaier en keel, behuizing en afvoer zijn met rubber bekleed voor de slijtage die deze pompen zullen ervaren. Dit type centrifugale slurrypompen is ontworpen voor het delven van slurries met grote deeltjes en vaste stoffen. Deze pomp zal u goed van pas komen. Ze zijn verkrijgbaar tot een pompdiameter van 20 inch en bij sommige merken zelfs groter.

Conclusies

Elk medium is uniek en om deze reden kunnen bepaalde typen kleppen of pompen beter zijn voor bepaalde media. Kalksuspensie is slechts één medium dat problemen kan veroorzaken die niet voorkomen bij traditionele kleppen en pompen. De bovengenoemde kleppen en pompen zijn uitstekend geschikt voor het verwerken van zeer schurende slurries met een hoog vastestofgehalte.

Knijpkleppen en peristaltische pompen zijn in staat om slurries met een zeer hoog vastestofgehalte te verwerken, zelfs tot 80% vaste stoffen. Als u slurries met een hoog vastestofgehalte heeft, moet u denken aan slangafsluiters en peristaltische of centrifugaalpompen.

Alles wat pneumatisch wordt getransporteerd, kan effectief worden geïsoleerd door een knijpventiel. Bij pneumatisch transport zal een kleine beschadiging en een kleine hoeveelheid lekkage in een klep resulteren in een snelle verslechtering van de afsluitmogelijkheden van die klep. Een slangafsluiter is luchtbeldicht en veel beter bestand tegen deze snelle verslechtering. Kalk zet zich af, zet zich af in zakken en holtes en stolt, wat operationele problemen veroorzaakt bij veel kleppen en pompen.

De full-port rubberen huls of rechte slang van een slangenpomp resulteert in zelfreiniging van de rubberen slang of huls. Het ontbreken van zakken of holtes voor materiaalophoping zijn twee van de belangrijkste redenen waarom knijpventielen en peristaltische pompen zo ideaal zijn voor het verwerken van kalkslurry.